矿用自卸车车厢和举升机构设计【6张CAD图纸+毕业论文】

摘  要

本设计的题目是矿用自卸车车厢和举升机构设计。矿用自卸车是矿业生产中的重要设备，它具有荷载量大，车速低，运距短等主要特点。车厢和举升机构是重要的工作装置，对于车辆可靠工作、自动倾倒货物具有重要作用。

本设计首先论述了车厢和举升机构的结构形式，以及在满足设计性能需求的情况下，选择最符合要求的形式。在确定了矿用自卸车底盘的参数后，依此为依据完成其车厢和举升机构的设计，并对举升机构和液压系统进行校核，而且要绘制出车厢、举升机构、液压系统等图纸。在液压系统设计中，还要进行液压缸和油泵的选型和计算，并要选择取力器和方向控制阀的类型。由于矿用自卸车的工作条件比较恶劣，对它的要求也比一般的自卸车要苛刻，车厢的体积也比较大，强度要求也比较大，材料的强度也比较重要。若能将不同类型的举升机构，按其各自的特点配备到与之相应的自卸汽车，则无论是自卸汽车的工作性能，还是举升机构的使用效率，都会得到很大的改善。因此，如何选择合适的举升机构和车厢，成为自卸车设计的重要问题。

关键词： 自卸车；设计；车厢；举升机构；液压系统

ABSTRACT

The topic of this design is compartment and lifting mechanism of mining dump truck.The mining dump truck is importance equipments in the mineral industry,it have  characteristics of carrying great capacity,the low speed and the short distance.The compartment and lifting mechanism of mining dump truck is of importance in work equipment,which have a large impact on the functions,such as the credibility of vehicle,the level of dumping the goods and so on.

Firstly this design discussed the forms of the structure of compartment and lifting mechanism,and choiced the best form under the circumstance of satisfying the functions in need.After fixing on the parameter of the chassis of mining dump truck,according to this,we can complete its compartment and lifting mechanism,check hydraulic system and lifting mechanism,protract the blueprint of hydraulic system and lifting mechanism. In the design of hydraulic system,we need to choice the form of hydraulic cylinder and calculate the parameter of hydraulic cylinder,confirm the parameter and basic configuration and the scheme of total disposal of implement..Because of the worse working condition of mining dump truck,the demand for mining dump truck is very rigour,such as,the large volume of compartment and the big intension of material.If lifting mechanism of dump truck fit to it very well,the working performance of dump truck and the efficiency of the use of lifting mechanism will be improved.So,how to choice the form of the lifting mechanism is a very important problem in the design of the dump truck. 

Key words： Dump truck; Design;Compartment; Lifting mechanism; Hydraulic system

目  录

摘要 I

Abstract I

第1章 绪论 1

1.1课题的提出 1

1.2课题来源及研究意义 1

1.3 矿用自卸车国内外研究概况及发展趋势 1

1.3. 1国外研究发展概况 1

1.3.2国内研究发展概况 1

1.4研究的内容 1

第2章  整车参数的确定及车厢的设计 1

2.1整车尺寸参数的确定 1

2.2质量参数的确定 1

2.3车厢形式的选择 1

2.4车厢的选材 1

2.5车厢的设计规范及尺寸确定 1

2.6车厢后拦板开合机构设计与分析 1

2.7本章小结 1

第3章 液压举升机构的设计 1

3.1液压举升机构时应满足的性能 1

3.2举升系统性能主要评价参数 1

3.3液压举升机构方案的确定 1

3.3.1液压举升机构简述 1

3.3.2液压举升机构方案的选择 1

3.4举升机构几何尺寸的确定 1

3.4.1车厢与副梁铰支点O的确定 1

3.4.2车厢放平时举升机构与车厢前铰支点A0的确定 1

3.4.3液压油缸与副梁铰支点的确定 1

3.4.4车厢放平时三角臂中支点C0座标和A0C0长度的确定 1

3.4.5车厢放平时拉杆与三角臂铰接点B0的确定 1

3.4.6拉杆与副梁铰接点D及拉杆长度的确定 1

3.5 举升机构力学分析 1

3.5.1机构的坐标计算 1

3.5.2机构受力分析 1

3.5.3拉杆截面尺寸的确定 1

3.6 本章小结 1

第4章 液压系统的计算 1

4.1液压油缸性能参数计算 1

4.2液压泵性能参数计算 1

4.3油箱容积与油管内径计算 1

4.4系统压力校核 1

4.5车厢升降时间的校核 1

4.6方向控制阀的选型 1

4.7操纵方式的选择 1

4.8液压系统原理 1

4.9取力器的选择 1

4.10本章小结 1

第5章 副车架的设计 1

5.1选用的底盘主车架的主要尺寸 1

5.2副车架的结构设计 1

5.2.1副车架的外形 1

5.2.2副车架的选材 1

5.2.3副车架的截面形状 1

5.2.4加强板的布置 1

5.2.5副车架的前端形状及安装位置 1

5.2.6纵梁与横梁的连接设计 1

5.3 副车架与主车架的连接设计 1

5.4副车架尺寸的确定 1

5.5副车架的强度刚度弯曲适应性校核 1

5.6本章小结 1

结论 1

参考文献 1

致谢 1

附录 1

附录A.外文文献原文 1

附录B.外文文献中文翻译 1

第1章 绪    论

1.1 课题的提出

自卸车是利用发动机动力驱动液压举升机构，将车厢倾斜一定角度从而达到自动卸货的目的，并依靠货箱自重使其复位的专用汽车。按不同的用途自卸车可分为两大类：一类是非公路运输用的重型和超重型自卸汽车。这种自卸汽车主要应用于大型矿山、水利工地等场所，运输的货物通常是由与其配套的挖掘机械来完成装载的。这类汽车也称为矿用自卸汽车。这类自卸车辆在长度、宽度、高度以及轴荷等方面不受公路法规的限制，但同时它也只能在矿山、工地上使用，而不得用于公路运输。另一类是公路运输用的轻、中、重型（装载质量在2～10t）普通自卸汽车。这种自卸车主要承担着泥土、砂石、煤炭等松散货物的运输工作，它通常也是与装载机械配套使用的[1]。

    普通自卸车辆有多种分类方法，按运输货物倾卸方向分为：后倾式、侧倾式、三面倾式和底卸式自卸汽车；按货箱栏板结构分为：栏板一面开启式、栏板三面开启式和簸箕式（即无后栏板式）汽车：按装载质量分为：轻型自卸汽车（me<3.5t ）、中型自卸汽车（3.5t < me<8t）和重型自卸汽车（me>8t）。

矿用自卸车（Mining truck），也称之为非公路运输车（Off—highway truck），是露天矿山运输的重要设备，随着露天矿开采规模的扩大，开采深度的增加，运输道路坡度的变陡，铁路运输效率降低，曲率半径受到限制，爬坡能力低，很难适应深部开采的要求，从而为大型矿用自卸车的发展提供了机遇。目前，在年开采量千万吨以上的大型露天矿山的运输设备中，矿用自卸车已占80％～90％。矿用自卸车安驱动型式分为电传动和液力机械传动，电传动的矿用自卸车又称电动轮自卸车。

矿用汽车主要用于露天矿山，工作环境恶劣。随着露天矿开采规模的扩大，开采深度的增加，多数矿用汽车经常是满载连续上坡，下坡时又需要连续制动，柴油机和传动系统满负荷运行时间长，因此矿用汽车的使用可靠性要求很高，这也造成了其生产成本高，售价昂贵，产量不大。

矿用自卸车是随着我国农村经济的不断发展，上世纪80年代末发展起来的自卸运输车辆，其装载重量在10t以上。自2001年11月10日起，中国正式成为WTO成员国，国内市场逐渐开放。同时，我国亦确立了以扩大内需为主的经济政策，实施西部施西部大开发战略，加大对基建项目的投资力度，农林牧渔、采矿、水利、军工、环保、商业运输、交通、通讯、金融、机场、电力、城市建设和石油开采等行业均快速发展，使各种类型的专用车需求量大增。在广大城乡的沙场、矿山、工地及般的土木工程等的运输作业矿用自卸车以其良好的通过型、机动性的优点得到了广泛的应用。

在矿用自卸车的设计当中，液压举升机构的设计一直处于重要的地位。这是因为液压举升机构是矿用自卸车的重要工作系统，其设计方案的优劣直接影响着汽车的多个主要性能指标。应用最优化方法进行液压举升机构的设计，对提高液压举升机构的设计质量和效率具有重要的意义[2]。

1.2课题来源及研究意义

当今汽车工业面临的主要挑战是买方市场的形成和产品更新换代速度的日益加快。汽车产品开发的一个主要手段就是变型设计，即以现有产品为基础，保持其基本结构和功能不变，对其局部结构、尺寸或配置进行一定范围内的变动和调整，以此快速形成适应市场需求的新产品。

自动倾卸汽车是以发动机为动力，经过变速器的取力机构和液压倾卸装置，进行车厢自动倾卸，从而实现自动卸货的一种车辆。因其短途卸载方便，动力性、机动性均较好，与装载机，带式输送机，吊车等其它吊装机具配合使生产效率明显提高，被广泛应用于建设工地、矿山、港口、码头等，用来搬运岩石，废土，煤，沙子等物资。

自卸汽车包括两大类：铰接式自卸汽车和刚性自卸汽车。刚性自卸汽车按传动方式又可分为液力机械传动自卸汽车和电力机械传动自卸汽车两种。装载量在10t以上的自卸汽车，由于载重量大，外形尺寸宽，超过了公路对车辆的使用要求，一般不能在公路上运行，我们称之为非公路自卸汽车。此类自卸汽车主要用于露天矿山和地下采矿，有时也用于采石场和水利、建筑工程中。

    矿用自卸汽车是一种专用汽车，技术要求高，社会需求量少。过去很长一段时间，国内矿用自卸汽车生产厂家主要靠引进国外车型，通过仿制和部分改造开发自己的新车型。随着设计水平和生产能力逐渐提高，部分矿用汽车生产厂家开始与高校等科研机构合作，开发具有自主知识产权的矿用自卸汽车。如北京首钢重型汽车制造厂与北京科技大学合作，开发的SGA3550型矿用自卸汽车。

在 SGA3550型矿用自卸汽车样机装配过程中，发现了一些设计上的失误，造成部分零件的返工，延长了样机制作时间。可见，有必要采用新的设计方法，如国外部分矿用自卸汽车生产厂家采用的虚拟样机技术，保证整车一次装配成功，减少甚至避免零件的返工，缩短新车型的研制时间，降低研制成本，提高整车性能。矿用自卸汽车液压系统是矿用自卸汽车重要组成部分，液压系统性能好坏直接影响整车的工作性能和可靠性。

本课题在满足设计要求下，对矿用自卸车的车厢和举升机构进行合理的选择和设计，并为进一步研究整车的计算机辅助设计提供经验，进而提高自卸汽车产品的设计质量和设计效率。同时，也希望能为推广虚拟样机等先进CAD技术的应用，以及为提高我国专用汽车的设计水平进行一些有益的探索。

1.3 矿用自卸车国内外研究概况及发展趋势

而作为专用车辆品种之一的自卸汽车，几十年来在国内外获得迅速发展与普及，至今其保留量大约占专用汽车的25%，并且日趋完善，成为系列化多品种的产品。

矿用汽车有两个比较显著的发展趋势：大型化和智能化。随着以微电子技术为核心的现代科技的发展，解决了柴油机、传动系统以及轮胎大型化中出现的一系列问题，为矿用自卸汽车大型化创造了条件。现在吨位最大的矿用汽车是Liebher公司生产的T282自卸车，其载重量己达364t（采用电力机械传动）。在自动化方面，随着微电子技术和GPS（全球卫星定位系统）的扩大应用，为无人驾驶矿用汽车创造了技术条件。

    对于自卸汽车，一般不专门作底盘设计，而是用具有相同装载质量的载货汽车底盘进行改装。因此，自卸汽车的设计主要是举升机构的设计，举升机构的设计质量是影响自卸汽车使用性能的关键因素。

虽然举升机构是自卸汽车的关键部件，但是很多厂家在进行举升机构的设计时所采用的方法还比较落后，其主要方法是对于不同装载质量的自卸汽车举升机构，根据现有自卸汽车举升机构的大小，凭经验按照一定的比例加大或缩小相应构件的尺寸设计成的，这就是传统的经验类比法。采用这种设计方法，由于举升机构的复杂性以及机构铰点位置布置的复杂性等问题，所以在决定实际结构时往往取较大的安全系数，结果是材料的潜力不能充分发挥，产品性能也难以发挥。只能靠一次次的设计实验来改进，这样设计出的举升机构必然存在许多不合理的因素，影响自卸汽车举升性能的提高，也必然导致设计制造周期长，成本高。因此，要先获得良好工作性能的举升机构，就必须从根本上改进设计手段和方法，提高举升机构的设计质量。电子计算机的发展为此提供了有利条件，以计算机为辅助手段的计算机辅助设计、优化设计软件及计算机图形学，使得自卸汽车举升机构的虚拟设计成为现实，这一设计上的巨大进步带来的经济效益是巨大的。